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WO2023243993A1 - 분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치 - Google Patents

분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치 Download PDF

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WO2023243993A1
WO2023243993A1 PCT/KR2023/008128 KR2023008128W WO2023243993A1 WO 2023243993 A1 WO2023243993 A1 WO 2023243993A1 KR 2023008128 W KR2023008128 W KR 2023008128W WO 2023243993 A1 WO2023243993 A1 WO 2023243993A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
input
battery cell
disposal device
cell disposal
paragraph
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2023/008128
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이정수
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
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Priority to CN202380047107.9A priority patent/CN119384320A/zh
Priority to JP2024570836A priority patent/JP2025518412A/ja
Publication of WO2023243993A1 publication Critical patent/WO2023243993A1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B09B3/70—Chemical treatment, e.g. pH adjustment or oxidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell disposal device including an input unit capable of distributed input and a method of inputting battery cells using the same.
  • a battery cell disposal device including an input unit capable of dispersing battery input to prevent short circuits and explosions due to contact between battery cells by dispersing the battery cells when inputting a large amount of battery cells into the processing unit, and a battery cell disposal device using the same It is about how to insert cells.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery cell disposal device 10 according to the prior art.
  • the battery cell disposal device 10 inputs the spent batteries into the processing unit 200 where the acidic solution is stored, discharges the spent batteries, and then processes them by drying and shredding them.
  • Patent Document 1 discloses a waste lithium battery disposal device that disposes of waste lithium batteries by inserting waste lithium batteries, perforating, cutting, and discharging them.
  • Patent Document 1 supplies waste lithium batteries to a process chamber through a battery input unit and a battery supply unit, and a discharge unit provided in the process chamber processes the waste lithium batteries by perforating and cutting them to discharge them.
  • Patent Document 1 is intended to prevent safety accidents caused by wet processing methods using acidic solutions, and prevents safety accidents from occurring through non-wet processing methods.
  • Additional disposal equipment such as a process chamber to process waste lithium batteries, such as drilling and cutting, is required, which has the disadvantage of requiring equipment manufacturing costs, maintenance costs due to replacement of operating parts for a certain period of time, and a wider space for the disposal equipment.
  • the present invention is intended to solve the above problems, and prevents damage caused by short circuits between battery cells even when a large amount of battery cells are input into the battery cell disposal device, and prevents safety accidents due to scattering of acid solution.
  • the purpose is to provide a battery cell disposal device that can be disposed of and a method of inserting a battery cell using the same.
  • the present invention is a battery cell disposal device comprising an input unit into which batteries are input and a processing unit for processing battery cells input through the input unit,
  • the input unit includes an input hole provided in the center and an input inlet including an input slope inclined downward toward the input hole, a dispersion guide located in the lower part of the input hole and having a corner in the upper surface, an edge of the input hole and the dispersion guide.
  • a battery cell disposal device is provided including one or more connecting shafts connecting edges of a guide.
  • the input unit may include a corrosion-resistant material or may be coated with a corrosion-resistant material, and the corrosion-resistant material may be one or more selected from the group including polyolefin resin and glass.
  • the inlet may be in the shape of a truncated cone or polygonal cone.
  • the length of the lower surface of the distribution guide may be greater than or equal to the size of the input hole.
  • the distribution guide may have a cone or polygonal pyramid shape, and the apex of the distribution guide is located within a vertical extension of the input hole.
  • the vertical line at the center of the distribution guide and the vertical line at the center of the input hole are located at the same level. You can.
  • the input unit and the processing unit may be coupled to each other, and a curtain portion in which a corrosion-resistant resin material is extended or combined may be added to the upper outer periphery of the input unit to prevent the solution inside the processing unit from splashing to the outside.
  • An acidic solution may be stored in the processing unit, and specifically, an aqueous sulfuric acid solution may be stored in the processing unit.
  • the present invention also provides a battery cell disposal method using the battery cell disposal device according to the present invention.
  • the disposal may include dissolving the outer cover of the battery cell and disassembling the case.
  • the present invention can be provided in a configuration that arbitrarily combines the problems to be solved above.
  • the present invention can provide a battery cell disposal device that is equipped with an input hole, an input slope, and a dispersion guide so that a large amount of battery cells can be distributed within the processing unit to prevent short-discharge accidents between battery cells.
  • the present invention can prevent worker safety accidents caused by acid solution scattering to the outside due to battery cell insertion.
  • Figure 1 is a perspective view of a battery cell disposal device according to the prior art.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a battery cell disposal device according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a battery cell disposal device according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a battery cell disposal device according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a battery cell disposal device according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is an exploded perspective view of a battery cell disposal device according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view of a battery cell disposal device according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a schematic diagram of the case of disposing of a battery cell in a battery cell disposal device according to the prior art and the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the battery cell disposal device 1000 according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the battery cell disposal device 1000 according to the first embodiment of the present invention.
  • the input units 1100, 2100, and 3100 are not completely coupled to the processing units 1200, 2200, and 3200, and show the state just before coupling.
  • the input unit (1100, 2100, 3100) and the processing unit (1200, 2200, 3200) are combined, the upper outer periphery of the input unit (1100, 2100, 3100), the inside thereof, or the lower part and the processing unit (1200, 2200, 3200) is in contact.
  • the battery cell disposal device 1000 When described with reference to FIGS. 2 and 3 , the battery cell disposal device 1000 according to the first embodiment of the present invention includes an input unit 1100 and a processing unit 1200.
  • the input unit 1100 may be composed of a corrosion-resistant material or may be coated with a corrosion-resistant material, and includes an input hole 1110, an input slope 1120, a dispersion guide 1130, and a connecting shaft 1140. It can be configured.
  • the input port 1105 includes an input hole 1110 and an input slope 1120.
  • the corrosion-resistant material may be one or more selected from the group including polyolefin resin and glass.
  • the upper surface of the input unit 1100 as well as the lower part facing the processing unit 1200 may be made of a corrosion-resistant material or may be coated with a corrosion-resistant material.
  • a curtain part (C) made of a corrosion-resistant resin material is extended or coupled to the upper outer periphery of the input unit (1100), and the curtain part (C) prevents the acidic solution inside the treatment unit (1200) from splashing out. This has the advantage of preventing safety accidents for workers by allowing the acid solution to flow to the floor along the curtain part (C) rather than splashing high even if it splashes.
  • the curtain part (C) is removable and attachable.
  • the input hole 1110 is a hole located in the center of the input unit 1100 and can send a large amount of battery cells input into the input unit 1100 to the processing unit 1200.
  • the battery cell may be a cylindrical, prismatic, or pouch-shaped battery cell, but is not limited thereto.
  • a cylindrical or square battery cell contains an electrode assembly and includes a metal cell case that is electrically connected to the negative lead of the electrode assembly and a top cap located on the top of the cell case.
  • the top cap does not conduct electricity to the cell case through the insulating member, and acts as a positive terminal by being electrically connected to the positive and/or negative lead of the electrode assembly.
  • the upper surface of the cell case is positioned along the outer circumference of the top cap with an insulating member interposed.
  • the top cap is preferably protruded beyond the upper surface of the cell case, and the anode is raised upward. It is more preferable that the terminal is additionally provided in the center of the top cap.
  • the electrode assembly includes a cell assembly and a lead.
  • the cell assembly is a jelly-roll type cell assembly composed of a long sheet-shaped anode and a cathode with a separator sandwiched between them and then wound, or a rectangular anode and a cathode with a separator between them.
  • a stacked cell assembly composed of unit cells that are stacked in one state, a stack-folded cell assembly in which unit cells are wound by a long separation film, or a stacked cell assembly in which unit cells are stacked with a separator interposed between them. It may be composed of a lamination-stacked cell assembly attached to the liver, but is not limited thereto.
  • the positive lead is directly or indirectly connected to the positive electrode and the top cap of the cell assembly
  • the negative lead is electrically connected to the cell case, and the electrode that constitutes the cylindrical battery cell as described above. Since the assembly corresponds to generally known configurations, a more detailed description will be omitted.
  • the battery cell disposal device can also dispose of pouch-type battery cells for disposal after use, if necessary.
  • the input inclined surface 1120 has a truncated cone shape and is inclined downward from the edge of the input unit 1100 toward the input hole 1110 located at the center of the input unit 1100.
  • An input slope 1120 is formed so that when a large number of battery cells are input, the battery cells do not stay on the upper surface of the input unit 1100, but move toward the input hole 1110 to quickly and accurately move to the processing unit 1200. do. Additionally, the battery cells forming an inclined surface can move gradually along the inclined surface rather than moving all at once.
  • the surface of the input slope 1120 may be provided with a straight or spiral-shaped protrusion or groove (not shown) connected to the input hole 1110 to guide the movement of the battery cell.
  • the input hole 1105 which includes the input hole 1110 and the input slope 1120, has the overall shape of a truncated cone or polygonal pyramid, and may specifically have a large upper surface.
  • Figures 2 and 3 show the shape of a truncated cone.
  • the distribution guide 1130 has a cone shape with a vertex at the center of the upper surface, and can be located at a certain distance apart from the lower part of the input hole 1110.
  • the distribution guide 1130 is located at the bottom of the input hole 1110 so that the battery cells input for disposal are distributed throughout the processing unit 1200, so that a large amount of them are distributed in one direction, such as the center or edge of the processing unit 1200. This input can prevent short-discharge accidents between battery cells.
  • the dispersion guide 1130 is preferably made of a material with a soft surface rather than a material with a hard surface. After a battery cell falling through the input hole 1110 collides with the surface of the dispersion guide 1130, the battery cell may bounce upward and collide with other falling battery cells.
  • the dispersion guide 1130 has a soft surface. Phosphorus material is preferred. A similar effect can be achieved by using the connecting shaft 1140 itself as an elastic material.
  • the length of the connecting shaft 1140 must be longer than that so that the battery cells falling through the input hole 1110 can be dispersed to the surroundings after colliding with the dispersion guide 1130, and dispersed with the acidic solution inside the processing unit 1200.
  • the guide 1130 must be short enough not to contact it.
  • the vertex of the distribution guide 1130 may be located within the vertical extension of the input hole 1110, and more preferably, the vertical line at the center of the distribution guide 1130 and the vertical line at the center of the input hole 1110 are located at the same level. You can.
  • the length (D3) of the bottom of the distribution guide (1130) is greater than the size (D2) of the input hole (1110). In this case, the battery cell does not fall directly into the processing unit (1200) and collides with the distribution guide (1130) once. It falls. If the length (D3) of the lower surface of the dispersion guide (1130) is less than the size (D2) of the input hole (1110), the injected battery cell may fall directly into the processing unit (1200), which may cause the scattering of acid in the processing unit (1200). This is because the solution may leak outside the disposal device and cause worker safety accidents.
  • the lower area of the distribution guide 1130 is larger than the area of the input hole 1110, and when the distribution guide 1130 and the input hole 1110 are projected horizontally, the lower surface of the distribution guide 1130 is the input hole 1110. ) must include all aspects of
  • the surface of the dispersion guide 1130 may be provided with straight or spiral-shaped protrusions or grooves (not shown) to guide the movement of the battery cells.
  • the dispersion guide 1130 may have an additional wing-shaped extended guide (not shown) added along the outer periphery, which can further prevent the acid solution from scattering.
  • the connecting shaft 1140 may have a bar shape and connect the edge of the input hole 1110 with the edge of the distribution guide 1130 to support and fix the distribution guide 1130.
  • the position of the distribution guide 1130 can be determined according to the connection position of the connection shaft 1140 and the distribution guide 1130 and the length of the connection shaft 1140.
  • One or more connecting shafts 1140 are provided to connect the input hole 1110 and the distribution guide 1130, and may preferably have three or four. If the number of connection shafts 1140 is less than three, the supporting and fixing force between the input hole 1110 and the distribution guide 1130 may be weak, and if the number of connection shafts 1140 is more than four, the movement path of the inserted battery cells may be obstructed. In the case of two, the distribution guide 1130 is not fixed and may rotate according to the insertion of the battery cell.
  • the processing unit 1200 may have a cylindrical shape with an open top, and may contain an acidic solution for disposing of inserted battery cells, specifically an aqueous sulfuric acid solution.
  • the acidic solution in the processing unit 1200 dissolves or decomposes the external cover and case of the inserted battery cell.
  • Acidic solutions are disposed of by dissolving or corroding the inserted battery cells, and in the case of thionyl chloride used as a negative electrode, it reacts with water and turns acidic, so continuous reprocessing can be done simply by replenishing water without additional sulfuric acid. .
  • a vibration device that provides vibration to the entire battery cell disposal device may be added to ensure smooth insertion of battery cells.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of a battery cell disposal device 2000 according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view of a battery cell disposal device 2000 according to a second embodiment of the present invention.
  • the battery cell disposal device is the battery cell according to the first embodiment described in FIGS. 2 and 3, except for the shape of the dispersion guide 2130. Since it is the same as the disposal device 1000, description of the same configuration will be omitted.
  • the input portion 2100 of the battery cell disposal device 2000 includes an input hole 2110, an input slope 2120, a dispersion guide 2130, and a connecting shaft 2140.
  • the dispersion guide 2130 according to the second embodiment of the present invention is formed in the shape of a square pyramid, and has the advantage of being able to disperse the battery cells more evenly by intentionally determining the direction of the input battery cells.
  • a square pyramid is an example, and in addition to a square pyramid, it can be transformed into various polygonal pyramids such as a triangular pyramid, a pentagonal pyramid, and a hexagonal pyramid.
  • connection shafts 2140 are provided, but they can be adjusted to include four as needed.
  • Figure 6 is an exploded perspective view of a battery cell disposal device 3000 according to a third embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a cross-sectional view of a battery cell disposal device 3000 according to a third embodiment of the present invention.
  • the battery cell disposal device 3000 according to the third embodiment of the present invention is similar to that in FIGS. 2 and 3 except for the shapes of the input unit 3100 and the processing unit 3200. Since it is the same as the battery cell disposal device according to the first embodiment described, description of the same configuration is omitted.
  • the battery cell disposal device 3000 includes an input unit 3100 and a processing unit 3200, and the input unit 3100 includes an input hole 3110, an input slope 3120, and a dispersion. It includes a guide 3130 and a connecting shaft 3140.
  • the input port 3105 includes an input hole 3110 and an input slope 3120.
  • the inlet 3105 is shaped like a square pyramid.
  • Each of the input slopes 3120 is flat and slopes downward from the edge of the input portion 3100 toward the input hole 3130.
  • the dispersion guide 3130 is formed in a square pyramid shape, so that the direction of insertion of the inserted battery cells can be intentionally determined, allowing the battery cells to be distributed more evenly.
  • the processing unit 3200 has a rectangular cylindrical shape with an open top, and may contain an acidic solution inside.
  • the input port 3105 is shaped like a square pyramid and the input slope 3120 is flat
  • the processing unit 3200 is shaped like a square cylinder, so a plurality of battery cell disposal devices are installed.
  • the advantage is that the space occupied by the city's battery cell disposal equipment can be used more efficiently.
  • Figure 8 is a schematic diagram of the case of disposing of a battery cell in a battery cell disposal device according to the prior art and the present invention.
  • the battery cell disposal device 10 in the battery cell disposal device 10 according to the prior art, when a battery cell is introduced into the processing unit 200, the acidic solution stored in the processing unit 200 scatters. There is a risk of worker safety accidents occurring. In addition, after battery cells are inserted, battery cells may accumulate in one spot, causing damage such as battery cell explosion.
  • the present invention is provided with an input unit 1100 including a dispersion guide 1130 on the upper side of the processing unit 1200, so that battery cells are dispersed and piled up in the processing unit 1200, causing damage such as battery cell explosion. It is possible to prevent the occurrence, and the input unit 1100 and the curtain unit (C) extended or connected to the input unit 1100 are provided to prevent the acid solution from scattering due to the input of the battery cell, thereby preventing safety accidents for workers. There is an advantage.
  • the present invention can provide a method of inserting a battery cell or a method of disposing of a battery cell using the above-described battery cell disposal device.
  • the method of inserting a battery cell or disposing of a battery cell using the above-mentioned battery cell disposal device includes the steps of inserting the battery cell into the input section, waiting for the inserted battery cell to stabilize by dissolving or decomposing, and dissolving or decomposing. This may include the step of drying and then shredding the battery cells.
  • the input ports 1105, 2105, and 3105 are shown in the shape of a truncated cone or square pyramid, but the input battery cells enter the input holes 1110, 2110, and 3110 along the input slopes 1120, 2120, and 3120. As long as it can move toward it, it may be formed in a polygonal pyramid shape, such as a triangular pyramid shape or a pentagonal pyramid shape.
  • the distribution guides 1130, 2130, and 3130 are shown in a cone shape or a square pyramid shape. However, if the inserted battery cells can be stacked so that they are distributed to the processing units 1200, 2200, and 3200, they may be shaped like a triangular pyramid or a pentagonal pyramid. It may be formed in the shape of a polygonal pyramid.
  • D3 Diameter of the bottom of the distribution guide, length of the cross section of the distribution guide

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Abstract

본원발명은 분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치 및 이를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법에 관한 것이다. 본원발명에 따른 전지셀 폐기장치는 전지가 투입되는 투입부 및 상기 투입구를 통해서 투입되는 전지셀을 처리하는 처리부를 포함한다. 상기 투입부는 중심부에 마련된 투입홀 및 상기 투입홀을 향해서 아래로 경사진 투입경사면을 포함하는 원뿔대 또는 다각뿔대 형상의 투입구, 상기 투입홀의 하부에 위치하는 뿔 형상으로서 상면에 꼭지점이 마련된 분산가이드 및 상기 투입홀의 가장자리와 상기 분산가이드의 가장자리를 연결하는 하나 이상의 연결축을 포함한다.

Description

분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치
본 출원은 2022년 6월 14일자 한국 특허 출원 제2022-0072082호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치 및 이를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 다량의 전지셀을 처리부에 투입 시 전지셀을 분산하여 투입함으로써 전지셀 간의 접촉으로 인한 쇼트 및 폭발 등을 방지할 수 있는 분산투입이 가능한 투입부를 포함하는 전지셀 폐기장치 및 이를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법에 관한 것이다.
전지셀의 사용량이 기하급수적으로 증가하고 있다. 동시에 폐기해야 할 전지셀의 수도 빠르게 늘어나고 있다. 폐전지는 재활용 및 환경 문제로 반드시 전문적인 사후 처리가 필요하다.
도 1은 종래기술에 따른 전지셀 폐기장치(10)의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 전지셀 폐기장치(10)는 산성용액이 수납된 처리부(200)에 폐전지를 투입하여 폐전지를 방전시킨 후 건조 및 파쇄하여 처리한다.
폐전지를 처리부(200)에 동시에 다량 투입 시 폐전지 사이의 접촉으로 인한 쇼트 및 방전 사고가 발생할 수 있다. 또한, 투입 시 산성용액의 비산에 따른 작업자의 안전 사고 및 환경 오염 등도 고려해야 한다.
특허문헌 1은 폐리튬전지를 투입하여 타공 및 절단하고 방전시켜 처리하는 폐리튬전지 폐기장치를 게시하고 있다. 특허문헌 1은 전지 투입부와 전지 공급부를 통해 공정 챔버에 폐리튬전지를 공급하고, 공정 챔버 내에 구비된 방전부가 폐리튬전지를 타공 및 절단하여 방전시켜 처리하고 있다. 특허문헌 1은 산성용액을 사용하는 습식 처리방법으로 인한 안전사고를 방지하기 위해 것으로서, 습식이 아닌 처리 방법을 통해 안전사고 발생을 차단하고 있다. 이러한 타공 및 절단하는 등 폐리튬전지를 처리하기 위한 공정 챔버 등 추가적인 폐기장치가 필요하여 장비 제작비용, 일정기간 작동 부품 교체로 인한 유지비용 및 폐기장치를 위한 보다 넓은 공간이 필요하다는 단점이 있다.
현재 대부분의 폐전지는 산성용액을 사용해서 처리하고 있는바, 이러한 환경에 용이하게 적용할 수 있는 간단하면서도 효과적인 방안이 필요하다.
(선행기술문헌)
대한민국 공개특허공보 제2018-0084235호 ('특허문헌 1')
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전지셀 폐기장치에 다량의 전지셀을 투입하여도 전지셀 사이의 쇼트로 인한 피해 발생을 억제하고, 산성용액의 비산으로 인한 안전사고를 방지할 수 있는 전지셀 폐기장치 및 이를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본원발명은 전지가 투입되는 투입부 및 상기 투입부를 통해서 투입되는 전지셀을 처리하는 처리부를 포함하는 전지셀 폐기장치에 있어서,
상기 투입부는 중심부에 마련된 투입홀 및 상기 투입홀을 향해서 아래로 경사진 투입경사면을 포함하는 투입구, 상기 투입홀의 하부에 위치하는 뿔 형상으로서 상면에 꼭지점이 마련된 분산가이드, 상기 투입홀의 가장자리와 상기 분산가이드의 가장자리를 연결하는 하나 이상의 연결축을 포함하는 전지셀 폐기장치를 제공한다.
상기 투입부는 내부식성 소재를 포함하거나 내부식성 소재로 코팅될 수 있으며, 상기 내부식성 소재는 폴리올레핀 수지, 유리를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 투입구는 원뿔대 또는 다각뿔대 형상일 수 있다.
상기 분산가이드 하면의 길이는 상기 투입홀의 크기 이상일 수 있다.
상기 분산가이드는 원뿔 또는 다각뿔 형상일 수 있으며, 상기 분산가이드의 꼭지점은 상기 투입홀의 수직 연장선상 범위 내에 위치하며, 바람직하게는 상기 분산가이드 중심의 수직선, 상기 투입홀 중심의 수직선이 동일하게 위치할 수 있다.
상기 투입부와 상기 처리부는 상호 결합될 수 있으며, 상기 처리부 내부의 용액이 외부로 튀는 것을 방지하도록 상기 투입부의 상부 외주변에는 내부식성의 수지 소재가 연장되거나 결합된 커튼부가 부가될 수 있다.
상기 처리부 내에는 산성용액이 수납될 수 있으며, 구체적으로 황산수용액 등이 수납될 수 있다.
본원발명은 또한 본원발명에 따른 전지셀 폐기장치를 사용한 전지셀 폐기방법을 제공한다.
상기 폐기는 상기 전지셀의 외부 커버의 용해, 케이스의 분해를 포함할 수 있다.
본원발명은 상기의 해결하고자 하는 과제를 임의로 조합한 구성으로도 제공이 가능하다.
이와 같이 본원발명은 투입홀, 투입경사면, 및 분산가이드가 구비되어 다량의 전지셀을 투입 시 처리부 내에 분산되도록 투입되어 전지셀 간의 쇼트 방전 사고를 예방할 수 있는 전지셀 폐기장치를 제공할 수 있다.
또한, 본원발명은 전지셀 투입으로 인해 비산하는 산성용액이 외부로 비산하여 발생하는 작업자 안전사고를 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전지셀 폐기장치의 사시도이다.
도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본원발명의 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 단면도이다.
도 4는 본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 단면도이다.
도 6은 본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 분해 사시도이다.
도 7은 본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치의 단면도이다.
도 8은 종래기술과 본원발명에 따른 전지셀 폐기장치에 전지셀을 폐기할 경우에 대한 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동
작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본원발명에 따른 전지셀 폐기장치에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면 설명하기로 한다.
도 2는 본원발명의 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치(1000)의 분해 사시도이고, 도 3은 본원발명의 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치(1000)의 단면도이다.
참고로 도 3, 5, 7의 경우 투입부(1100, 2100, 3100)가 처리부(1200, 2200, 3200)에 완전히 결합된 상태가 아니며, 결합하기 직전의 상태를 보여준다. 투입부(1100, 2100, 3100)와 처리부(1200, 2200, 3200)가 결합하면 투입부(1100, 2100, 3100) 상부 외주변, 또는 이의 내부, 또는 이의 하단부와 처리부(1200, 2200, 3200)가 접촉한 상태가 된다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본원발명의 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치(1000)는 투입부(1100) 및 처리부(1200)를 포함하여 구성된다.
투입부(1100)는 내부식성 소재를 포함하여 구성되거나 내부식성 소재로 코팅되어 있을 수 있으며, 투입홀(1110), 투입경사면(1120), 분산가이드(1130) 및 연결축(1140)을 포함하여 구성될 수 있다. 투입구(1105)는 투입홀(1110) 및 투입경사면(1120)을 포함한다.
내부식성 소재는 폴리올레핀 수지, 유리를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 투입부(1100)는 상면은 물론 처리부(1200)와 대면하는 하부 또한 내부식성 소재를 포함하여 구성되거나 내부식성 소재로 코팅되어 있을 수 있다.
투입부(1100)의 상부 외주변에는 내부식성의 수지 소재로 이루어진 커튼부(C)가 연장되거나 결합하여 구비되어 있고, 커튼부(C)는 처리부(1200) 내부의 산성용액이 외부로 튀는 것을 방지할 수 있고, 튀더라도 산성용액이 높이 튀어오르는 것이 아닌 커튼부(C)를 따라 바닥으로 흐르게 하여 작업자의 안전사고를 방지할 수 있다는 장점이 있다. 커튼부(C)는 탈착 결합이 가능하다.
투입홀(1110)은 투입부(1100)의 중앙에 위치하는 구멍으로 투입부(1100)에 투입되는 다량의 전지셀들을 처리부(1200)로 보낼 수 있다.
전지셀은 원통형, 각형, 또는 파우치형 전지셀일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아닌다. 원통형 또는 각형 전지셀은 전극 조립체를 수납하며 전극 조립체의 음극 리드와 전기적으로 연결되어 있는 금속 셀 케이스 그리고 셀 케이스 상부에 위치하는 탑캡을 포함하여 구성된다.
탑캡은 절연부재를 통해 셀 케이스와는 통전되지 않으며, 전극 조립체의 양극 및/또는 음극 리드와 전기적으로 연결됨으로써 양극 단자로 작용한다.
셀 케이스와 탑캡이 서로 고정될 수 있도록, 절연부재가 개재된 상태에서 탑캡 외측 둘레를 따라 셀 케이스의 상면이 위치하게 되는데, 탑캡은 셀 케이스의 상면보다 돌출하는 것이 바람직하고, 상부로 융기된 양극 단자가 탑캡 중앙에 추가로 구비되는 것이 보다 바람직하다.
전극 조립체는 셀 조립체 및 리드를 포함하는데, 셀 조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 셀조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 셀조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 셀조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 셀조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
양극 리드와 음극 리드로 이루어지는 한 쌍의 리드 중, 양극 리드는 셀 조립체의 양극과 탑캡이 직간접적으로 연결되고, 음극 리드는 셀 케이스와 전기적으로 연결되며, 상기와 같은 원통형 전지셀을 구성하는 전극 조립체는 일반적으로 알려져 있는 구성들에 해당되므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본원발명에 따른 전지셀 폐기장치는 필요에 따라 사용 후 폐기하기 위한 파우치형 전지셀도 폐기할 수 있다.
투입경사면(1120)은 원뿔대 형상으로 투입부(1100)의 가장자리부터 투입부(1100)의 중심부에 위치하는 투입홀(1110)을 향해서 아래로 기울어진 형상을 가진다.
투입경사면(1120)이 형성되어 있어 다량의 전지셀을 투입 시 전지셀이 투입부(1100)의 상면에 머무르지 않고 투입홀(1110)을 향해 이동하여 처리부(1200)로 신속하고 정확하게 이동할 수 있게 한다. 또한 경사면을 이루고 있는 전지셀이 한꺼번에 급작스럽게 이동하지 않고 경사면을 따라서 서서히 이동할 수 있다.
투입경사면(1120)의 표면에는 전지셀의 이동을 유도할 수 있도록 투입홀(1110)까지 연결되는 직선 형태 또는 스파이럴 형태의 돌출부 또는 홈(도면 미도시)이 마련될 수 있다.
투입홀(1110) 및 투입경사면(1120)을 포함하는 투입구(1105)는 전체적으로 원뿔대 또는 다각뿔대의 형상으로서, 구체적으로 윗면의 크기가 큰 형태일 수 있다. 도 2 및 3은 원뿔대의 형상이다.
분산가이드(1130)는 상면의 중심부에 꼭짓점이 마련된 원뿔 형상으로, 투입홀(1110)의 하부에 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
분산가이드(1130)는 전술한 바와 같이 투입홀(1110)의 하부에 위치하여 폐기하기 위해 투입되는 전지셀이 처리부(1200) 전체로 분산되도록 하여 처리부(1200)의 중앙 또는 가장자리 등 일측 방향에 다량이 투입되어 전지셀간 쇼트 방전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
분산가이드(1130)는 표면이 경질인 재질보다는 연질인 재질이 바람직하다. 투입홀(1110)을 통해서 낙하하는 전지셀이 분산가이드(1130)의 표면과 충돌한 후 전지셀이 위로 튀어 올라 낙하하는 다른 전지셀과 충돌할 수 있는바, 분산가이드(1130)는 표면이 연질인 재질이 바람직하다. 연결축(1140) 자체를 탄성력이 있는 재질을 사용함으로써 유사한 효과를 나타낼 수 있다.
연결축(1140)의 길이는 투입홀(1110)을 통해서 낙하하는 전지셀이 분산가이드(1130)와 충돌 후 주변으로 분산될 수 있는 길이 이상이 되어야 하며, 처리부(1200) 내부의 산성용액과 분산가이드(1130)가 접촉하지 않을 정도로 짧아야 한다.
분산가이드(1130)의 꼭짓점은 투입홀(1110)의 수직 연장선상 범위내에 위치할 수 있고, 보다 바람직하게는 분산가이드(1130) 중심의 수직선과 투입홀(1110) 중심의 수직선이 동일하게 위치할 수 있다.
분산가이드(1130) 하면의 길이(D3)는 투입홀(1110)의 크기(D2) 이상인 것이 바람직한데, 이 경우 전지셀이 처리부(1200)로 바로 낙하하지 못하고 분산가이드(1130)에 한번 충돌 후 낙하한다. 분산가이드(1130) 하면의 길이(D3)가 투입홀(1110)의 크기(D2) 미만일 경우 투입되는 전지셀이 처리부(1200)로 바로 낙하할 수 있고, 이로 인해 비산한 처리부(1200)의 산성용액이 폐기장치 외부로까지 유출되어 작업자 안전사고를 유발할 수 있기 때문이다.
구체적으로 분산가이드(1130)의 하부 면적이 투입홀(1110)의 면적 이상이며, 분산가이드(1130)와 투입홀(1110)을 수평으로 투영시 분산가이드(1130)의 하부면이 투입홀(1110)의 모든 면을 포함하고 있어야 한다.
분산가이드(1130)의 표면에는 전지셀의 이동을 유도할 수 있도록 직선 형태 또는 스파이럴 형태의 돌출부 또는 홈(도면 미도시)이 마련될 수 있다.
분산가이드(1130)는 외주부를 따라 추가의 날개 형태의 연장된 가이드(도면 미도시)가 더 부가될 수 있으며, 이는 산성용액의 비산을 더 막을 수 있다.
연결축(1140)은 막대 형상일 수 있으며, 투입홀(1110)의 가장자리와 분산가이드(1130)의 가장자리를 연결하여 분산가이드(1130)를 지지 및 고정할 수 있다.
연결축(1140)과 분산가이드(1130)의 연결위치 및 연결축(1140)의 길이에 따라 분산가이드(1130)의 위치를 정할 수 있다.
연결축(1140)은 하나 이상 구비되어 투입홀(1110)과 분산가이드(1130)를 연결하며, 바람직하게는 3개 또는 4개일 수 있다. 연결축(1140)이 3개 미만일 경우 투입홀(1110)과 분산가이드(1130) 간의 지지력 및 고정력이 약할 수 있으며, 4개 초과일 경우 투입되는 전지셀의 이동경로를 방해할 수 있기 때문이다. 2개일 경우 분산가이드(1130)가 고정되지 않고 전지셀의 투입에 따라 회전할 수 있다.
처리부(1200)는 상면이 개방된 원통형 형상일 수 있으며, 내부에는 투입된 전지셀을 폐기하기 위한 산성용액이 수납되어 있으며, 구체적으로 황산수용액 등이 수납될 수 있다.
처리부(1200)의 산성용액은 투입된 전지셀의 외부 커버 및 케이스 등을 용해 또는 분해한다.
산성용액은 투입된 전지셀을 용해 또는 부식시켜 폐기하고, 음극으로 사용되는 염화티오닐의 경우 물과 반응하여 산성으로 변하기 때문에 별도의 황산을 보충없이 물만 보충하는 것만으로도 지속적인 재처리가 가능할 수 있다.
도면에는 미도시되었지만, 전지셀의 원활한 투입을 위해서 전지셀 폐기장치 전체에 진동을 부여하는 진동장치가 더 부가될 수 있다.
도 4는 본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치(2000)의 분해 사시도이고, 도 5는 본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치(2000)의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치는 분산가이드(2130)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치(1000)와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본원발명의 제2실시예에 따른 전지셀 폐기장치(2000)의 투입부(2100)는 투입홀(2110), 투입경사면(2120), 분산가이드(2130) 및 연결축(2140)을 포함한다.
본원발명의 제2실시예에 따른 분산가이드(2130)는 사각뿔 형상으로 형성되어, 투입된 전지셀의 투입방향을 의도적으로 정할 수 있어 보다 고르게 전지셀을 분산시킬 수 있다는 이점이 있다. 사각뿔은 하나의 예시이며, 사각뿔 외에 삼각뿔, 오각뿔, 육각뿔 등의 다양한 다각뿔로 변형할 수 있다.
도면에서는 연결축(2140)이 3개가 구비되어 있으나 필요에 따라 4개가 구비되는 등 조정할 수 있다.
도 6은 본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치의(3000) 분해 사시도이고, 도 7은 본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치(3000)의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치(3000)는 투입부(3100) 및 처리부(3200)의 형상을 제외하고는 도 2 및 도 3에서 설명한 제1실시예에 따른 전지셀 폐기장치와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
본원발명의 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치(3000)는 투입부(3100) 및 처리부(3200)를 포함하고, 투입부(3100)는 투입홀(3110), 투입경사면(3120), 분산가이드(3130) 및 연결축(3140)을 포함하여 이루어진다.
투입구(3105)는 투입홀(3110) 및 투입경사면(3120)을 포함한다. 투입구(3105)는 사각뿔대 형상이다. 투입경사면(3120) 각각은 평면으로서 투입부(3100)의 가장자리에서 투입홀(3130)을 향해서 아래로 경사져 있다.
분산가이드(3130)는 사각뿔 형상으로 형성되어, 투입된 전지셀의 투입방향을 의도적으로 정할 수 있어 보다 고르게 전지셀을 분산시킬 수 있다.
처리부(3200)는 상면이 개방된 사각형의 통 형상이고, 내부에 산성용액이 수납되어 있을 수 있다.
이와 같이 제3실시예에 따른 전지셀 폐기장치는 투입구(3105)가 사각뿔대 형상이고 투입경사면(3120)이 평면인 형상이고, 처리부(3200)가 사각형의 통 형상이여서 복수개의 전지셀 폐기장치를 설치 시 전지셀 폐기장치가 차지하는 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있다는 이점이 있다.
상시 실시예에서 언급한 투입부, 분산가이드, 처리부의 형태는 임의의 형태로 상호 결합이 가능하며 상기 실시예로만 한정되지 않는다.
도 8은 종래기술과 본원발명에 따른 전지셀 폐기장치에 전지셀을 폐기할 경우에 대한 모식도이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 종래기술에 따른 전지셀 폐기장치(10)는 전지셀을 처리부(200)에 투입 시 처리부(200)에 수납된 산성용액이 비산할 수 있어 작업자 안전사고가 발생할 위험이 있다. 또한 전지셀 투입 후 한 지점에 전지셀이 집중적으로 쌓이게 되어 전지셀 폭발 등의 피해가 발생할 수 있다.
도 8(b)와 같이 본원발명은 처리부(1200)의 상측에 분산가이드(1130)가 포함하는 투입부(1100)가 구비되어 처리부(1200)에 전지셀이 분산되어 쌓여 전지셀 폭발 등의 피해발생을 예방할 수 있고, 투입부(1100) 및 투입부(1100)에 연장되거나 결합되어 있는 커튼부(C)가 구비되어 전지셀 투입으로 인한 산성용액 비산을 막아 작업자의 안전사고를 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본원발명은 전술한 전지셀 폐기장치를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법 또는 전지셀을 폐기하는 방법을 제공할 수 있다.
전술한 전지셀 폐기장치를 이용하여 전지셀을 투입하는 방법 또는 전지셀을 폐기하는 방법은 전지셀을 투입부에 투입하는 단계, 투입된 전지셀이 용해 또는 분해되어 안정화되길 기다리는 단계, 및 용해 또는 분해된 전지셀을 건조 후 파쇄하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 8에서 투입구(1105, 2105, 3105)는 원뿔대 또는 사각뿔대 형상으로 도시되어 있으나, 투입된 전지셀이 투입경사면(1120, 2120, 3120)을 따라 투입홀(1110, 2110, 3110)을 향해 이동할 수 있다면, 삼각뿔대 형상 또는 오각뿔대 형상 등 다각뿔대 형상으로 형성되어도 무방하다.
도 2 내지 도 8에서 분산가이드(1130, 2130, 3130)는 원뿔 형상 또는 사각뿔 형상으로 도시되어 있으나, 투입된 전지셀을 처리부(1200, 2200, 3200)에 분산되도록 쌓을 수 있다면, 삼각뿔 형상 또는 오각뿔 형상 등 다각뿔 형상으로 형성되어도 무방하다.
이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
(부호의 설명)
10, 1000, 2000, 3000: 전지셀 폐기장치
1100, 2100, 3100: 투입부
1105, 2105, 3105: 투입구
1110, 2110, 3110: 투입홀
1120, 2120, 3120: 투입경사면
1130, 2130, 3130: 분산가이드
1140, 2140, 3140: 연결축
1200, 2200, 3200: 처리부
C: 커튼부
D1: 투입경사면 상측의 직경
D2: 투입홀의 크기
D3: 분산가이드 하면의 직경, 분산가이드 단면의 길이

Claims (13)

  1. 전지가 투입되는 투입부; 및
    상기 투입구를 통해서 투입되는 전지셀을 처리하는 처리부;
    를 포함하는 전지셀 폐기장치에 있어서,
    상기 투입부는,
    중심부에 마련된 투입홀 및 상기 투입홀을 향해서 아래로 경사진 투입경사면을 포함하는 투입구;
    상기 투입홀의 하부에 위치하는 뿔 형상으로서 상면에 꼭지점이 마련된 분산가이드; 및
    상기 투입홀의 가장자리와 상기 분산가이드의 가장자리를 연결하는 하나 이상의 연결축;
    을 포함하는 전지셀 폐기장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투입부는 내부식성 소재를 포함하거나 내부식성 소재로 코팅된 전지셀 폐기장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부식성 소재는 폴리올레핀 수지, 유리를 포함하는 그룹에서 선택된 하나 이상인 전지셀 폐기장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투입구는 원뿔대 또는 다각뿔대 형상인 전지셀 폐기장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분산가이드 하면의 길이는 상기 투입홀의 크기 이상인 전지셀 폐기장치.
  6. 제6항에 있어서,
    상기 분산가이드는 원뿔 또는 다각뿔 형상인 전지셀 폐기장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산가이드의 꼭지점은 상기 투입홀의 수직 연장선상 범위 내에 위치하는 전지셀 폐기장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분산가이드 중심의 수직선, 상기 투입홀 중심의 수직선이 동일하게 위치하는 전지셀 폐기장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투입부와 상기 처리부는 상호 결합되는 전지셀 폐기장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 처리부 내부의 용액이 외부로 튀는 것을 방지하도록 상기 투입부의 상부 외주변에는 내부식성의 수지 소재가 연장되거나 결합된 커튼부가 부가된 전지셀 폐기장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리부 내에는 산성용액이 수납된 전지셀 폐기장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전지셀 폐기장치를 사용한 전지셀 폐기방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폐기는 상기 전지셀의 외부 커버의 용해, 케이스의 분해를 포함하는 전지셀 폐기방법.
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